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易科泰(EcoTech)
PhenoTron®-HSI种质资源高光谱成像分析系统

时间:2022-08-02

作者:易科泰

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简介:

 

种子及种苗形态结构、活力、适合度、抗逆性、胁迫敏感性、生理生化指标等是作物种质资源品质监测评估的重要指标体系,其中种子活力是种子发芽和出苗率、幼苗生长的潜势、植株抗逆能力和生产潜力的总和(发芽和出苗期间的活性水平与行为),是种子品质的重要指标,具体包括吸涨后旺盛的代谢强度、出苗能力、抗逆性、发芽速度及同步性、幼苗发育与产量潜力。种子活力是植物的重要表型特征,传统检测方法包括低温测试(cold test)、高温加速衰老测试(accelerated aging test)、幼苗生长测定等。

PhenoTron®-HSI种质资源高光谱成像分析系统,是易科泰公司推出的可用于种质资源检测鉴定、种子活力检测、种质资源表型性状监测评估的高光谱成像分析系统,具备快速、非损伤、高通量特点。可应用于种子、幼苗及根系等种质资源表型性状成像分析、叶绿素荧光成像检测、次级代谢产物荧光成像分析、种子活力检测、成分含量分析、种质资源性状监测评估等,还可应用于杂质检测、病原体检测、成分检测、种质资源数字化、种苗(包括根系)成像分析、遗传育种性状检测与抗性筛选等。 

 

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左图:PhenoTron®-HSI高光谱成像分析系统;右图:绿豆萌发高光谱成像分析

 

产品特点

  • PTS技术,样品自动传送、无线控制、同步扫描成像分析、环境光屏蔽等功能于一体
  • 双重控制:嵌入式操作系统+PC端GUI软件,无线控制平台运行
  • 组合命令:支持自定义Protocols,可设置10条以上命令,实现系统自动运行
  • 内置温湿度、光照度传感器、时钟,实时反馈环境参数,可一键同步电脑时间
  • 集高光谱成像分析技术、高光谱荧光成像分析技术于一体,全面分析种质资源光谱指纹、生理生化组成(蛋白质、脂肪含量等)、种子活力等
  • 可选配Thermo-RGB红外热成像分析,用于种质资源综合检测、种子萌发散热测量(反应种子代谢强度等)及种苗气孔动态分析等
  • 可选配紫外光激发生物荧光成像模块,进行紫外光激发叶绿素荧光成像和BGF(蓝绿荧光)成像分析,高通量、高灵敏度检测种苗活力、光合效率及抗逆性,种质资源生理功能数字化数据库建设等

 

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上图为彩色玉米及UV-MCF荧光成像,下图为发芽土豆荧光光谱

 

技术指标

  • 平台高度规格:标配400mm,可定制
  • 有效扫描尺寸:≥300×300mm,可定制
  • 移动速度:2-40mm/s,可调,精度:1mm
  • 主机箱:内置10寸触控屏,嵌入式操作系统,全波段对称光源,角度、高度可调,集开关控制、平台控制、杂散光隔离于一体,确保光场均一、稳定的最佳测量环境
  • 成像传感器选配:

 

型号

PhenoTron-FX10

PhenoTron-FX10/17

PhenoTron-sCMOS

PhenoTron-SWIR

波段范围

400-1000nm

400-1700nm

400-1000nm

1000-2500nm

光谱分辨率

5.5nm

5.5nm / 8nm

2.9nm

12nm

光谱通道

224(bin=2)

224(bin=2)/ 224

946

288

空间像素

1024

1024 / 640

2184

384

信噪比

400:1

400:1 / 1000:1

170:1-680:1

1050:1

数值孔径

F/1.7

F/1.7

F/2.4

F/2.0

帧频

330FPS

330FPS / 670FPS

100FPS

450FPS

UV-MCF-M

可选配

可选配

可选配

不可选配

  • SpectrAPP®高光谱成像分析软件:

 a)可进行伪彩色/灰度显示、波段融合、ROI选区、光谱指数分析、光谱曲线绘制、光谱特征统计、直方图统计、结果图/表导出等;

 b)可分析NDVI、PRI、DCNI、CRI、ARI、PSRI、NPQI、EVI、HI、WBI等数十种VIs参数,研究植物表型及结构信息、生物及非生物胁迫、色素含量、理化性状、种质、中药材及果实品种品质等指标;

  • FluorVision®高光谱荧光成像分析软件:

 a)基本分析:具备伪彩色/灰度显示、旋转显示、阈值掩膜、波段融合、手动/自动ROI分析、光谱曲线绘制、光谱平滑、光谱特征统计、路径分析、图/表导出等功能;

 b)荧光参数分析:可分析F440、F520、F690、F740、F690/F740、F520/F690、F735/F700、F440/F520、F440/F690、F440/F740等多种荧光参数,支持扩展;

 c)形态参数分析:可分析色素或校准面积、圆滑度(Circularity)、长宽比(Aspect ratio)、紧实度(Solidity)、圆度(Roundness)等;

 

微信截图_20220802165028.png

从左至右依次为:FluorVision©软件分析界面;BGF图;叶绿素荧光图

 

应用案例

(1)绿豆种子豆象侵染检测

 

微信截图_20220802165042.png

豆象侵染绿豆种子的光谱成像:900-1700nm高光谱成像分析(左图);红外热成像图(右图)

(易科泰光谱成像实验室供图)

 

(2)种苗早期生长阶段表型分析

 

微信截图_20220802165053.png

绿豆种苗早期生长阶段叶绿素分布及健康性状可视化表达(易科泰光谱成像实验室供图)

 

(3)玉米种子活力检测

 

微信截图_20220802165113.png

左图为微波热处理种子和对照组(未处理)玉米种子短波红外光谱;右图为微波热处理种子(老化处理)和正常玉米种子(未处理)分析结果,自上而下第一和第三排为正常种子、第二和第四排为微波热处理种子。引自:Collins Wakholi, Lalit Mohan Kandpal, Hoonsoo Lee, Hyungjin Bae, Eunsoo Park, Moon S.Kim, Changyeun Mo, Wang-Hee Lee, Byoung- Kwan Cho, Rapid assessment of corn seed viability using short wave infrared line-scan hyperspectral imaging and chemometrics, Sensors and Actuators B: Chemical http://dx.doi.org/10.1016/j.snb.2017.08.036

 

 

 

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